申请日2018.04.23
公开(公告)日2018.09.28
IPC分类号B01J20/04; B01J20/28; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/22
摘要
本发明提供了一种基于钙铁二元水滑石为吸附剂，吸附去除废水中重铬酸根离子的方法，其中钙铁比为(2‑4):1。钙铁二元水滑石吸附重铬酸根离子的量可达(141‑562)mg/g。在室温条件下，按吸附剂与废水中所含重铬酸根离子的质量比为(0.3‑6)：1的比例，将该吸附剂加入到含重铬酸根离子的废水溶液中，搅拌1h，就可以达到吸附平衡。该方法具有工艺简单、操作容易、效费比高的优点，显示了巨大的应用潜能和较大的经济价值。
权利要求书
1.一种去除废水中硫氰酸根离子的吸附剂，其特征在于,包括以下步骤：采用共沉淀的方法制备吸附剂;按吸附剂与废水中所含重铬酸根离子的质量比为(0.3-6)：1的比例，将该吸附剂加入到废水溶液中，磁力搅拌，在25℃温度下反应搅拌1h，滤出吸附剂，采用分光光度计测废水中残留的重铬酸根离子的吸光度值，通过相应的换算，计算出钙铁二元水滑石吸附重铬酸根离子的量。
2.根据权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，吸附剂为钙铁二元水滑石。
3.根据权利要求2所属的钙铁二元水滑石，其特征在于，钙铁比例可为2:1、3:1或4:1。
4.根据权利要求2所属的钙铁二元水滑石，其特征在于，插层离子为硝酸根离子。
5.根据权利要求1所述的硫氰酸根离子，其特征在于，废水中重铬酸根离子的可检测浓度范围为(0.05-0.3)M。
说明书
一种去除废水中重铬酸根离子的吸附剂
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及将钙铁二元水滑石作吸附剂去除废水中重铬酸根离子的应用。
背景技术
铬作为现代工业里最重要的金属之一，其被广泛制造并应用在各个领域。铬的毒性与其价态有关，六价铬的毒性要比三价铬的高100倍,而且六价铬相比三价铬更加容易被人体吸收并在人体内蓄积。相关研究表明重金属铬的含氧酸根废水的污染对人类的危害位居第二位，仅次于铅。重铬酸根废水的主要污染源为采矿冶炼，电锻、合金制造、颜料印染、转革胶印等行业，尤其是颜料厂、铬黄制备行业产生的重金属含氧酸根的污染显得尤为突出。含重铬酸根废水的无序排放会严重威胁人们的健康。因此，开发出高效、廉价的处理含重铬酸根废水的技术十分必要。
目前处理含铬废水的方法有化学沉淀法、离子交换法、化学还原法、膜分离法和吸附法等。化学沉淀法的基本原理是将溶解态的重金属离子通过化学反应变成溶解度小的颗粒态，再经过沉淀、过滤等方式达到净化废水的目的。根据化学药剂的不同可将化学沉淀法分为中和沉淀法、絮凝沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、铁氧体共沉淀法等。离子交换法是利用离子交换树脂中的离子与废水中重金属离子及含氧酸根发生离子交换而达到净化废水的方法。化学还原法是通过向废水中加入还原剂，将重金属含氧酸根转换成沉淀或毒性更小的形态。膜分离法是通过过滤膜拦截废水中污染物的成分而起到净化废水的方法，膜分离法包括扩散渗析、点渗析、反渗透和超滤等。吸附法是指依靠吸附剂表面的活性基团与重金属污染物的有效结合达到净化水体的目的。相对于前四种方法，吸附法由于设备简单、操作容易、效费比高、可再生利用等优点被广泛研究并应用在水处理领域。
陈碧等人研究了鸡毛角蛋白助剂对重铬酸根离子的吸附效果，其对重铬酸根离子的吸附率达到了92.5%(陈碧,陈菊,王雪燕.鸡毛角蛋白助剂对重铬酸根离子的吸附性能研究[J].应用化工，201039(7)，1055-1058)。该方法存在单位吸附剂的吸附能力差，重铬酸根离子回收比较困难的问题，不能很好的满足工业应用的要求。
为了克服现有技术中存在的不足，本发明采用一种简便制备方法，只需要很短时间就能制备高性能吸附剂，其吸附重铬酸根离子的能力达到562mg/g，显示出巨大的应用潜能和较大的经济价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种去除废水中重铬酸根离子的吸附剂。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
a.制备反应液：将硝酸钙和硝酸铁的混合溶液与硝酸钠和氢氧化钠的混合溶液同时滴加到去离子水中，其中所述的硝酸钙和硝酸铁的混合溶液中钙离子与铁离子的摩尔比为(2-4):1，所述的硝酸钠和氢氧化钠的混合溶液中硝酸根与氢氧根的摩尔比为3:1;
b.共沉淀反应：上述反应液以(0.5-20)mL/min滴加速度，去离子水的pH控制在7-10;
c.离心浓缩上述钙铁二元水滑石悬浮液，然后干燥底部沉淀，得到粉末状的钙铁二元水滑石;
d.吸附反应：按吸附剂与废水中所含重铬酸根的质量比为(0.3-6)：1的比例，将该吸附剂加入到废水溶液中，磁力搅拌，在25℃温度下反应1h达到吸附平衡，滤出吸附剂，该方法适用于重铬酸根的浓度为(0.05-0.3)M的废水水溶液。
具体地，所述在重铬酸根的浓度为(10-12)mg/mL的废水中，投加(8-10)mg/mL的钙铁优选比为2:1的二元水滑石，吸附剂的最大吸附量达到562mg/g。
本发明通过物理与化学作用相结合的方法，通过制备钙与铁元素的比为(2-4)：1的CaFe-LDHs，实现最大程度的吸附去除水体中重铬酸根离子。
具体实施方式
1.制备CaFe-LDHs
(1)将26.25g的硝酸钙和32.32g的硝酸铁溶解到200mL的脱二氧化碳去离子水中，命名为溶液A。将25.5g的硝酸钠和4g的氢氧化钠溶解到200mL的脱二氧化碳去离子水中，命名为溶液B。将溶液A和溶液B以0.5mL/min的速度同时滴加到脱二氧化碳的去离子水中，形成反应液，通过调节溶液A和溶液B的滴加速度，将去离子水的pH始终保持在(7±0.3)，滴加完在室温条件下晶化6h，离心干燥，得到粉末状的Ca2Fe-LDHs。
(2)将52.51g的硝酸钙和32.32g的硝酸铁溶解到200mL的脱二氧化碳去离子水中，命名为溶液A。将25.5g的硝酸钠和4g的氢氧化钠溶解到200mL的脱二氧化碳去离子水中，命名为溶液B。将溶液A和溶液B以20mL/min的速度同时滴加到脱二氧化碳的去离子水中，形成反应液，通过调节溶液A和溶液B的滴加速度，将去离子水的pH始终保持在(10±0.3)，滴加完在室温条件下晶化6h，离心干燥，得到粉末状的Ca4Fe-LDHs。
2.重铬酸根的吸附性能测试
(1)将12.96g的Ca4Fe-LDHs分散的200mL的脱二氧化碳的去离子水中，混合搅拌均匀，然后加入重铬酸根的含量为2.16g的重铬酸钾，混合均匀后，搅拌1h后，过滤得到上层清液，采用分光光度计测废水中残留的重铬酸根离子的吸光度值，通过相应的换算，计算出钙铁二元水滑石吸附重铬酸根离子的量，经计算平衡时Ca4Fe-LDHs的吸附重铬酸根的量为141mg/g。
(2)将3.89g的Ca2Fe-LDHs分散的200mL的脱二氧化碳的去离子水中，混合搅拌均匀，然后加入重铬酸根的含量为12.96g的重铬酸钾，混合均匀后，搅拌1h后，过滤得到上层清液，采用分光光度计测废水中残留的重铬酸根离子的吸光度值，通过相应的换算，计算出钙铁二元水滑石吸附重铬酸根离子的量，经计算平衡时Ca2Fe-LDHs的吸附重铬酸根的量为562mg/g。
(3)将1.9g的Ca2Fe-LDHs分散的200mL的脱二氧化碳的去离子水中，混合搅拌均匀，然后加入重铬酸根的含量为2.1g的重铬酸钾，混合均匀后，搅拌1h后，过滤得到上层清液，采用分光光度计测废水中残留的重铬酸根离子的吸光度值，通过相应的换算，计算出钙铁二元水滑石吸附重铬酸根离子的量，经计算平衡时Ca2Fe-LDHs的吸附重铬酸根的量为562mg/g。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。